Kinh nghiệm phát hiện vấn đề và giải quyết vấn đề đối với bài tập hay và khó về sắt giúp học sinh THPT giải nhanh bài tập trắc nghiệm

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT CẨM THỦY SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM KINH NGHIỆM PHÁT HIỆN VẤN ĐỀ VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ ĐỐI VỚI BÀI TẬP HAY VÀ KHÓ VỀ SẮT GIÚP HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM HOÁ HỌC Người thực hiện: Nguyễn Đức Hào Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hóa học THANH HOÁ NĂM 2016 A MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài Ở trường trung học phổ thông, môn hóa học môn học bao gồm lí thuyết thực nghiệm Bài tập hoá học phương tiện cần thiết giúp học sinh nắm vững, nhớ lâu kiến thức bản, mở rộng đào sâu nội dung học Nhờ đó, học sinh hoàn thiện kiến thức, đồng thời phát triển trí thông minh, sáng tạo, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, lực nhận thức tư phát triển Thông qua tập hoá học giúp giáo viên đánh giá kết học tập học sinh Từ phân loại học sinh có kế hoạch ôn tập, củng cố kiến thức sát với đối tượng Trong dạng tập hóa học sắt hợp chất sắt có đề thi đề thi học sinh giỏi, đề thi đại học (nay gọi đề thi trung học phổ thông Quốc gia) Sắt kim loại đa hóa trị nên tập sắt hợp chất sắt có nhiều dạng, nhiều tập khó, học sinh dễ bị nhầm lẫn thường bị lúng túng phân tích đề, không xác định phản ứng tạo hợp chất sắt (II) hay hợp chất sắt (III) hay hỗn hợp hợp chất sắt (II) sắt (III) Do đó, phương pháp giải tập sắt hợp chất sắt quan trọng Mấu chốt phương pháp học sinh phải phát vấn đề tập có phương pháp giải tập phù hợp Hiện chưa có tài liệu nghiên cứu bàn sâu vào vấn đề này, đồng nghiệp trường chưa có kinh nghiệm để giải quyết, khắc phục nên chọn đề tài: “Kinh nghiệm phát vấn đề giải vấn đề tập hay khó sắt giúp học sinh trung học phổ thông giải nhanh tập trắc nghiệm hoá học” II Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu đề tài để giúp học sinh phân tích, giải nhanh, gọn nhất, tiết kiệm thời gian, từ gây hứng thú học tập cho học sinh III Đối tượng nghiên cứu Phát vấn đề giải vấn đề cho tập hay khó sắt hợp chất sắt IV Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tôi nghiên cứu tài liệu sách báo có liên quan, tổng hợp phân loại tập theo trình tự logic, phù hợp với trình nghiên cứu Phương pháp quan sát sư phạm: Nghiên cứu thực tiễn dạy học giáo viên học sinh trường THPT Cẩm Thủy nhằm tìm nhu cầu kiến thức cần thiết lĩnh vực hóa học vô Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Tôi tham khảo ý kiến thầy, cô giáo môn, người có kinh nghiệm lĩnh vực Phương pháp toán học: Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý kết thu B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Sắt 1.1 Vị trí cấu tạo - Sắt kim loại chuyển tiếp thuộc nhóm VIIIB, Chu kỳ bảng tuần hoàn - Cấu hình electron nguyên tử: 1s22s22p63s23p63d64s2 Hay [Ar]3d64s2 - Nguyên tử sắt nhường 3e phân lớp 4s 3d để tạo thành ion Fe2+, Fe3+ - Tuỳ thuộc vào nhiệt độ, đơn chất sắt tồn dạng tinh thể khác 1.2 Tính chất vật lí - Sắt có màu trắng xám, dẻo, dai, dễ rèn, nhiệt độ nóng chảy cao - Dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, có tính nhiễm từ 1.3 Tính chất hoá học Sắt kim loại có tính khử trung bình Khi tham gia phản ứng hóa học, sắt nhường electron tác dụng với chất: S, I 2, dung dịch HCl, dung dịch H2SO4 loãng, dung dịch muối sắt (III), ; sắt nhường electron tác dụng với chất: Cl2, Br2, dung dịch HNO3, dung dịch H2SO4 đặc, nóng, - Tác dụng với phi kim: Ở nhiệt độ cao, sắt khử phi kim tạo thành muối oxit t 3Fe + 2O2 → Fe3O4 t 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 - Tác dụng với nước C 3Fe + 4H2O t570  → FeO + H2 - Tác dụng với axit + Dễ dàng khử ion H+ dung dịch axit (HCl, H 2SO4 loãng) tạo muối sắt (II) khí H2 Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 ↑ + Tác dụng với dung dịch HNO3, H2SO4 đặc, nóng tạo muối sắt (III) Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O Fe bị thụ động axit H2SO4 đặc, nguội HNO3 đặc, nguội - Tác dụng với dung dịch muối Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu Hợp chất sắt (II) 2.1 Tính chất hợp chất sắt (II) 0 o o o o 2.1.1 Tính khử: Hợp chất sắt (II) có tính khử mạnh Dễ dàng tác dụng với chất oxi hoá như: O2, Cl2, Br2, dung dịch KMnO4/H+, dung dịch HNO3, dung dịch H2SO4 đặc, nóng, Khi đó: Fe2+ → Fe3+ + 1e FeO + O2 → Fe2O3 Fe2+ + Cl2 → Fe3+ + ClFe2+ + MnO4- + H+ → Fe3+ + Mn2+ + H2O 2.1.2 Tính oxi hóa: Hợp chất sắt (II) có tính oxi hóa tác dụng với chất khử nhiệt độ cao như: C, CO, H2, Al, … Khi đó: Fe2+ + 2e → Fe t FeO + CO → Fe + CO2 2.1.3 Tính bazơ: Oxit hiđroxit sắt (II) có tính bazơ FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O 2.2 Điều chế số hợp chất sắt (II) t Fe(OH)2 → FeO + H2O ( Không có không khí) 2+ - → Fe + 2OH Fe(OH)2 + → 2+ Fe + 2H Fe + H2 Hợp chất sắt (III) 3.1 Tính chất hoá học hợp chất sắt (III) 3.1.1 Tính oxi hoá Fe3+ + 1e → Fe2+ Fe3+ + 3e → Fe - Tác dụng với kim loại + Kim loại (từ Fe đến Cu) tác dụng với Fe3+ → Fe2+ 3Fe3+ + Fe → 3Fe2+ 2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+ + Kim loại (đứng trước Fe dãy điện hoá không tác dụng với H 2O nhiệt độ thường tạo kiềm) tác dụng với Fe3+ theo hai nấc: Nấc tạo Fe2+ như: Zn + 2Fe3+ → Zn2+ + 2Fe2+ Nấc tạo Fe như: Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe - Với hợp chất có tính khử 2FeCl3 + 2KI → 2FeCl2 + 2KCl + I2 3.1.2 Tính bazơ: Oxit hiđroxit sắt (III) có tính bazơ Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O 3.2 Điều chế số hợp chất sắt (III): Có thể dễ dàng điều chế hợp chất sắt (III) từ sắt, hợp chất sắt (II) hợp chất sắt (III) khác t 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O 3+ - → Fe + 3OH Fe(OH)3 − + Fe + 4H + NO → Fe3+ + NO + 2H2O II Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Qua theo dõi thực tế giảng dạy nhiều năm trường THPT Cẩm Thủy 2, nhiều đối tượng học sinh, kết hợp với việc tham khảo ý kiến đồng 0 nghiệp giảng dạy môn, nhận thấy đa số học sinh dễ bị nhầm lẫn thường bị lúng túng phân tích đề, không xác định phản ứng tạo hợp chất sắt (II) hay hợp chất sắt (III) hay hỗn hợp hợp chất sắt (II) sắt (III) hướng giải tập tính toán sắt hợp chất sắt Trong trình làm tập học sinh, biểu dễ dàng nhận thấy như: Thứ nhất, chưa tự giác, chưa tích cực việc đào sâu nghiên cứu kiến thức, học mang tính đối phó, việc tìm tài liệu tham khảo học sinh hạn chế nên chưa hiểu sâu sắc kiến thức học Thứ hai, học sinh không tích cực học lớp với biểu cụ thể như: đóng góp ý kiến xây dựng bài, việc tham gia hoạt động học ghi cách thụ động, … Thứ ba, chưa có tài liệu hướng dẫn học sinh cách phát điểm mấu chốt tập để có hướng giải tập phù hợp Từ trạng dẫn tới kết là: Tiết luyện tập, tiết tự chọn sắt hợp chất sắt thường trầm, tính tích cực tự giác học sinh không phát huy, học sinh làm kết quả, trí có học sinh không làm NGUYÊN NHÂN: Thực trạng tạo nên từ nhiều nguyên nhân khác như: Từ phía học sinh: Có thể ý thức tự giác học sinh chưa cao, trình độ học sinh hạn chế, … Từ phía giáo viên: Do cách hướng dẫn giải tập giáo viên chưa phù hợp, rườm rà, khó hiểu, không logic nên chưa khơi gợi hứng thú, tích cực cho học sinh Đôi có cách hướng dẫn giải tập giáo viên khó khiến học sinh lúng túng, không tự tin làm tập khác tương tự Từ phía xã hội: Do xu xã hội có nhiều vấn đề khiến học sinh bận tâm như: việc yêu sớm, quan tâm gia đình, trang mạng xã hội (đặc biệt facebook), tệ nạn xã hội, Từ xu khiến học sinh giảm bớt hứng thú, động lực học tập Ngoài ra, việc thi theo hình thức trắc nghiệm môn môn hóa học lí phần đông học sinh ngại giải tập đề dài khó Hơn nữa, hệ thống tập sách giáo khoa định hướng chung cho việc khai thác kiến thức, trình độ học sinh lại đa dạng, phân chia thành nhiều đối tượng khác nhau, nơi nào, lớp III Giải pháp tổ chức thực Khi tham gia phản ứng hoá học, tuỳ theo tác nhân oxi hoá tỉ lệ số mol chất, Fe bị oxi hoá thành sắt (II) sắt (III) hỗn hợp sắt (II) sắt (III) Phản ứng tạo muối sắt (II) 1.1 Cơ sở lý thuyết - Nếu sắt tác dụng với chất như: S, I 2, dung dịch HCl, dung dịch H2SO4 loãng, dung dịch muối sắt (III), dung dịch HNO3 thiếu, dung dịch H2SO4 đặc, nóng, thiếu, cho sắt, hỗn hợp gồm sắt kim loại (từ sắt đến đồng dãy điện hóa) tác dụng với dung dịch HNO3, dung dịch H2SO4 đặc, nóng, mà kim loại dư, phản ứng tạo muối sắt (II) - Căn dãy điện hóa chuẩn kim loại để xác định thứ tự phản ứng - Sử dụng định luật bảo toàn để giải nhanh tập 1.2 Bài tập minh họa Câu Cho m gam bột Fe vào 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO 3)2 0,2M H2SO4 0,25M Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại V lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) Giá trị m V là: A 17,8 4,48 B 17,8 2,24 C 10,8 2,24 D 10,8 4,48 Giải Phát vấn đề: - Do sau phản ứng thu hỗn hợp bột kim loại (gồm Cu Fe dư) nên phản ứng tạo muối sắt (II) - Tính oxi hóa: NO 3− /H+ > Fe3+ > Cu2+ nên thứ tự phản ứng phần Giải vấn đề: − Số mol Cu2+ = 0,16 mol ; Số mol NO = 0,32 mol ; Số mol H+ = 0,4 mol - Các phản ứng xảy ra: Fe + 4H+ + NO3- → Fe3+ + NO + 2H2O (1) 0,1 ← 0,4 → 0,1 0,1 0,1 → VNO = 0,1.22,4 = 2,24 lít (*) Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+ (2) 0,05 ← 0,1 Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu (3) 0,16 ← 0,16 - Từ (1) ; (2) ; (3) → nFe pư = 0,1 + 0,05 + 0,16 = 0,31 mol - Hỗn hợp bột kim loại gồm Fe dư Cu → (m - 0,31.56) + 0,16.64 = 0,6m → m = 17,8 gam (**) Từ (*) (**) ta chọn đáp án B Câu Cho m gam hỗn hợp X gồm Cu Fe2O3 vào dung dịch HCl, sau phản ứng hoàn toàn thu dung dịch Y chứa hai chất tan lại 0,2m gam chất rắn chưa tan Tách bỏ phần chưa tan, cho dung dịch AgNO3 dư vào dung dịch Y thu 86,16 gam kết tủa Giá trị m là: A 17,92 gam B 22,4 gam C 26,88 gam D 20,16 gam Giải Phát vấn đề: - Sau phản ứng lại 0,2m gam chất rắn chưa tan (Cu dư) nên phản ứng tạo muối sắt (II) - Thu 86,16 gam kết tủa gồm AgCl Ag (do Fe2+ tác dụng với Ag+) Giải vấn đề: - Các phản ứng xảy ra: Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O x 6x 2x Cu + 2FeCl3 → CuCl2 + 2FeCl2 x 2x x 2x (với x số mol Fe2O3) - dd Y gồm Cu2+ (x mol), Fe2+ (2x mol), Cl- (6x mol) Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag↓ 2x 2x + Ag + Cl → AgCl↓ 6x 6x → 108.2x + 143,5.6x = 86,16 → x = 0,08 → m - 0,2m = 64.0,08 + 160.0,08 → m = 22,4g → chọn đáp án B Câu 3: Hỗn hợp X gồm Fe3O4 Cu Cho 122,4 gam X tác dụng với dung dịch HNO3 loãng, đun nóng Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 6,72 lít khí NO (ở đktc, sản phẩm khử nhất), dung dịch Y chất rắn Z có 4,8 gam kim loại Cô cạn dung dịch Y, thu m gam muối khan Giá trị m là: A 303,0 B 195,0 C 217,8 D 274,2 Giải Phát vấn đề: - Vì lại chất rắn Z (Cu dư) nên phản ứng tạo muối sắt (II) - Với tập có chứa oxit sắt, ta thường dùng phương pháp quy đổi Giải vấn đề: - Qui đổi X thành Fe (3b mol), O (4b mol) Cu (c mol) (với b số mol Fe3O4) X + HNO3 → NO + muối + H2O Z: Cu dư → mX phản ứng = 122,4 - 4,8 = 117,6 = 232b + 64c (1) Sự oxi hóa: Sự khử: 2+ Fe → Fe + 2e O2 + 4e → 2O-2 +5 +2 Cu → Cu2+ + 2e N + 3e → N Bảo toàn electron: 2nFe + 2nCu = 4n O + 3nNO hay 6b + 2c = 8b + 0,9 (2) Từ (1) (2) → b= 0,3 c = 0,75 - Dung dịch Y gồm Fe(NO3)2 (3b mol) Cu(NO3)2 (c mol) Vậy m = 180.3.0,3 + 188 0,75 = 303,0 gam → Chọn đáp án A Câu 4: Điện phân 150 ml dung dịch AgNO3 1M với điện cực trơ t giờ, cường độ dòng điện không đổi 2,68A (hiệu suất trình điện phân 100%), thu chất rắn X, dung dịch Y khí Z Cho 12,6 gam Fe vào Y, sau phản ứng kết thúc thu 14,5g hỗn hợp kim loại khí NO (sản phẩm khử N+5) Giá trị t A 0.8 B 0,3 C D 1,2 Giải Phát vấn đề: - Cho Fe vào dung dịch Y thu hỗn hợp kim loại (Fe dư Ag) nên phản ứng tạo muối sắt (II) - Sau thời gian điện phân t AgNO3 dư Giải vấn đề: 4AgNO3 + 2H2O → 4Ag + O2 + 4HNO3 x x x Cho Fe vào dung dịch Y gồm HNO3 (x mol) AgNO3 (0,15 – x mol): Fe + 4H+ + NO 3− → Fe3+ + NO+ 2H2O x/4 x x/4 + Fe + 2Ag → Fe2+ + 2Ag (0,15-x)/2 (0,15-x) (0,15-x) 3+ 2+ Fe + 2Fe → 3Fe x/8 x/4 → mchất rắn tăng = 108.(0,15 – x) – 56.( → x = 0,1 → t = x 0,15 − x x + + ) = 14,5 – 12,6 0,1.96500 = 3600 giây = → Chọn đáp án C 2,68 Phản ứng tạo muối sắt (III) 2.1 Cơ sở lý thuyết - Nếu sắt hợp chất sắt (II) tác dụng với chất như: Cl 2, Br2, O2 dư, dung dịch HNO3 dư, dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư, dung dịch KMnO4/H+ dư, dung dịch K2Cr2O7/H+ dư, dung dịch AgNO3 dư, phản ứng tạo muối sắt (III) - Căn dãy điện hóa chuẩn kim loại để xác định thứ tự phản ứng - Sử dụng định luật bảo toàn để giải nhanh tập 2.2 Bài tập minh họa Câu 1: Hòa tan 1,12 gam Fe 300 ml dung dich HCl 0,2M thu dung dịch X khí H2 Cho dung dịch AgNO3 dư vào X thu khí NO (là sản phẩm khử N+5) m gam kết tủa Biết Các phản ứng hóa học xảy hoàn toàn Giá trị m là: A 7,36 B 8,61 C 10,23 D 9,15 Giải Phát vấn đề: - Do dung dịch AgNO3 dư nên toàn Fe phản ứng tạo muối sắt (III) - Kết tủa gồm AgCl Ag (do Fe2+ tác dụng với Ag+) Giải vấn đề:  Fe( NO3 )  Fe  AgCl  + dd AgNO3 → dd  + kết tủa  + H2 + NO + H2O  HCl  Ag  AgNO3 Ag+ + Cl- → AgCl  0,06 0,06 mol (n Cl = nHCl = 0,3.0,2 = 0,06 mol) Sự oxi hóa: Sự khử: 3+ Fe → Fe + 3e 2H+ + 2e → H2 0,02 0,06 0,04 0,04 0,02 (n H = nFe = 0,02 mol) + Ag + 1e → Ag x x − + 4H + NO + 3e → NO + 2H2O 0,02 0,015 Bảo toàn electron: 0,06 = 0,04 + x + 0,015 → x = 0,005 → m = 0,06.143,5 + 0,005.108 = 9,15 gam → Chọn đáp án D Câu 2: Hòa tan hòa toàn 19,2 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 Fe2O3 250 ml dung dịch H2SO4 3,6M đặc, dư, đun nóng thu dung dịch Y chứa m gam muối V lít khí SO2 (là sản phẩm khử đktc) Cho 450 ml dung dịch NaOH 2,0M vào dung dịch Y thu 21,4 gam kết tủa Giá trị m V là: A 60 6,72 B 60 3,36 C 40 5,60 D 40 4,48 Giải Phát vấn đề: - Do dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư nên phản ứng tạo muối sắt (III) - Với tập có chứa oxit sắt, ta thường dùng phương pháp quy đổi − Nếu toàn Fe3+ tạo kết tủa hết nFe (trong X) = n Fe (OH ) = → nO (trong X) = 19,2 − 0,2.56 = 0,5 mol 16 21,4 = 0,2 mol 107 Sự oxi hóa: Fe → Fe3+ + 3e 0,2 0,6 Sự khử: −2 O + 2e → O 0,5 + 4H + SO 24− + 2e → SO2 + 2H2O Bảo toàn electron: 0,6 = + 2.n SO → n SO < (loại) Vậy Fe3+ phải dư, NaOH thiếu Giải vấn đề: Dung dịch Y + Dung dịch NaOH: 2 H+ (dư) + OH- → H2O (1) 0,3 0,3 (n H dư = n OH (1) = 0,45.2 – 0,6 = 0,3 mol) 3+ Fe + 3OH → Fe(OH)3  (2) 0,6 0,2 → n H (pư với X) = 2.0,25.3,6 – 0,3 = 1,5 mol Hỗn hợp X + Dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư: Sự oxi hóa: Sự khử: 3+ 2Fe → Fe + 3e (2H+ + O2- → H2O) O + 2e → O x 3x y 2y y 2y y 2− + 4H + SO + 2e → SO2 + 2H2O (1,5-2y) (0,75-y) (0,75-y)/2 Bảo toàn eletron: 3x = 2y + (0,75 – y) → 3x – y = 0,75 (*) Mặt khác: mX = 56x + 16y = 19,2 (**) Từ (*) (**) → x = 0,3 y = 0,15 + − + → m = m Fe (SO ) = 0,3.400 = 60 gam V = 0,15.22,4 = 3,36 lít → Vậy chọn đáp án B Câu Cho 1,572 gam hỗn hợp A gồm Al, Fe Cu tác dụng với 40 ml dung dịch CuSO4 1M, thu dung dịch B hỗn hợp D gồm kim loại Cho B tác dụng với dung dịch NH3 dư, kết tủa thu nung không khí đến khối lượng không đổi 1,82 gam hỗn hợp hai oxit Cho D tác dụng với dung dịch AgNO dư lượng Ag thu lớn khối lượng D 7,336 gam Biết phản ứng xảy hoàn toàn Khối lượng Al, Fe Cu A A 0,81 gam; 0,616 gam; 0,64 gam B 0,54 gam; 0,616 gam; 0,416 gam C 0,54 gam; 0,56 gam; 0,416 gam D 0,27 gam; 0,56 gam; 0,32 gam Giải Phát vấn đề: - Do D gồm kim loại (Cu Fe dư) nên hỗn hợp A tác dụng với CuSO tạo muối Fe2+ - Cho D tác dụng với dung dịch AgNO3 dư tạo muối Fe3+ Giải vấn đề: Ta có phương trình hoá học sau: 2Al + 3Cu2+ → 2Al3+ + 3Cu (1) 2+ 2+ Fe + Cu → Fe + Cu (2) Khi cho dung dịch B tác dụng dung dịch NH3 + Fe2+ + 2NH3 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2NH (3) + Al3+ + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3NH (4) Khi nung kết tủa : 10 t 4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O t 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O Khi cho D tác dụng AgNO3 : Fe + 3Ag+ → Fe3+ + 3Ag Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag Gọi x, y, z, t số mol Al, Fe phản ứng, Fe dư Cu (5) (6) (7) (8) 27 x + 56 y + 56 z + 64t = 1,572  x = 0,02 1,5 x + y = 0,04  y = 0,01   Ta có hệ: 51x + 80 y = 1,82 →  z = 0,001   108.(0,08 + z + 2t ) − 56 z − 64.((0,04 + t ) = 7,336 t = 0,0065 Vậy A: mAl = 0,54 gam; mFe = 0,616 gam; mCu = 0,416 gam → Chọn đáp án B Câu 4: Hỗn hợp X gồm Al, Fe3O4 CuO, oxi chiếm 25% khối lượng hỗn hợp Cho 1,344 lít khí CO (đktc) qua m gam X nung nóng, sau thời gian thu chất rắn Y hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H 18 Hòa tan hoàn toàn Y dung dịch HNO3 loãng, dư, thu dung dịch chứa 3,08m gam muối 0,896 lít khí NO (là sản phẩm khử nhất, đo đktc) Giá trị m gần với giá trị sau đây? A 9,0 B 8,0 C 8,5 D 9,5 Giải Phát vấn đề: Cho Y tác dụng với dung dịch HNO3 loãng, dư nên tạo muối Fe3+ Giải vấn đề: Ban đầu: mkim loại = 0,75m gam, mO = 0,25m gam  Al ( NO3 )  Al  Al  Fe( NO )  Fe  CO2   Fe + HNO3  3 +CO → Z  Quy đổi X   + Y  → dd  + NO + H2O CO Cu Cu Cu ( NO3 ) O O  HNO3 Gọi số mol CO2 CO Z x y 1,344  = 0,06  x = 0,03 0,25m x + y = 22,4 → → → nO Y = - 0,03 mol 16  y = 0,03 44 x + 28 y = 0,06.2.18 = 2,16  Ta có: 2H+ + O2- → H2O 4H+ + NO 3− + 3e → NO + 2H2O → n HNO (pư) = 2nO (trong Y) + 4nNO = 4.0,896 2.0,25.m 0,25m - 2.0,03 + 22,4 = + 0,1 16 11 Bảo toàn nguyên tố N: n NO − → mmuối = 0,75m + 62.( tạo muối = n HNO (pư) – nNO = 0,25m + 0,06 mol 0,25m + 0,06) = 3,08m → m = 9,4777 gam → Chọn đáp án D Phản ứng tạo hỗn hợp muối sắt (II) muối sắt (III) 3.1 Cơ sở lý thuyết - Nếu sắt tác dụng với chất như: O2 không khí, dung dịch HNO3, dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dung dịch AgNO3 không dư hỗn hợp oxit sắt tác dụng với chất: dung dịch HCl, dung dịch H 2SO4 loãng phản ứng tạo hỗn hợp muối sắt (II) muối sắt (III) - Sử dụng định luật bảo toàn để giải nhanh tập 3.2 Bài tập minh họa Câu 1: (KA-2014) Đốt cháy 4,16 gam hỗn hợp gồm Mg Fe khí O 2, thu 5,92 gam hỗn hợp X gồm oxit Hòa tan hoàn toàn X dung dịch HCl vừa đủ, thu dung dịch Y Cho dung dịch NaOH dư vào Y, thu kết tủa Z Nung Z không khí đến khối lượng không đổi, thu gam chất rắn Mặt khác cho Y tác dụng với dung dịch AgNO dư, thu m gam kết tủa Giá trị m A 10,80 B 32,11 C 32,65 D 31,57 Giải Phát vấn đề: Nhận thấy phản ứng đốt cháy không hoàn toàn nên tạo MgO oxit sắt (chứa Fe2+ Fe3+) Giải vấn đề: MgO Mg MgCl Mg (OH )  FeO x     O2 + HCl + NaOH t0 → X  → Y  FeCl   → Z  Fe(OH ) →  Fe O  Fe   FeCl  Fe(OH ) 3    y  Fe3O4 24 x + 56 y = 4,16  x = 0,01 Ta có:  → 40 x + 80 y =  y = 0,07 MgO x    Fe2 O3  y / Bảo toàn khối lượng: m O = 5,92 – 4,16 = 1,76 gam → n O = 0,055 mol Sự oxi hóa: Sự khử: 2+ 2Mg → Mg + 2e O + 4e → 2O 0,01 0,02 0,055 0,22 2+ Fe → Fe + 2e a 2a 3+ Fe → Fe + 3e (0,07-a) (0,21-3a) 2 12 Bảo toàn electron: 0,02 + 2a + (0,21 – 3a) = 0,22 → a = 0,01 → Dd Y gồm Mg2+ (0,01 mol); Fe2+ (0,01 mol); Fe3+ (0,06 mol); Cl- (b mol) Bảo toàn điện tích: n Cl = 2.0,01 + 2.0,01 + 3.0,06 = 0,22 mol Dung dịch Y + dung dịch AgNO3 dư: Ag+ + Cl- → AgCl  Ag+ + Fe2+ → Ag  + Fe3+ → m = 0,22.143,5 + 0,01.108 = 32,65 gam → Chọn đáp án C Câu 2: Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al m gam hai oxit sắt khí trơ, thu hỗn hợp rắn X Cho X vào dung dịch NaOH dư, thu dung dịch Y, chất không tan Z 0,672 lít khí H (đktc) Sục khí CO2 dư vào Y, thu 7,8 gam kết tủa Cho Z tan hết vào dung dịch H 2SO4, thu dung dịch chứa 15,6 gam muối sunfat 2,464 lít khí SO (ở đktc, sản phẩm khử H2SO4) Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m A 5,04 B 6,29 C 6,48 D 6,96 Giải Phát vấn đề: Cho X vào dung dịch NaOH dư thấy có khí H2 thoát → Al dư, oxit sắt hết → Z chứa Fe Cho Z (Fe) + dung dịch H2SO4 → SO2 + H2O + dung dịch chứa FeSO4 Fe2(SO4)3 hỗn hợp hai muối FeSO4 Fe2(SO4)3 Nếu phản ứng tạo FeSO4: Fe + 2H2SO4 → FeSO4 + SO2 + 2H2O − → n SO = n FeSO = 2,464 15,6 = 0,103 mol ≠ 22,4 = 0,11 mol → loại 152 Nếu phản ứng tạo Fe2(SO4)3: 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O → n SO = 3n FeSO = 2,464 3.15,6 = 0,117 mol ≠ 22,4 = 0,11 mol → loại 400 Vậy Cho Z (Fe) + dung dịch H2SO4 tạo hai muối FeSO4 Fe2(SO4)3 Giải vấn đề:  Al  Fe( x)  NaAl (OH )   NaOH t → Y  Quy đổi  Fe( x) → X  Al2O3 ( y / 3) + + H2 + Z (Fe)  NaOH O( y )  Al   2n H 2.0.672 Bảo toàn electron: nAl dư = = 3.22,4 = 0,02 mol Bảo toàn nguyên tố Al: nAl dư + 2n Al O = n Al (OH ) → n Al O = 3 7,8 y ( - 0,02) = 0,04 mol = → y = 0,12 78 Cho Z (Fe) + dung dịch H2SO4 → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O a mol b mol → mmuối = 152a + 400b = 15,6 (*) Sự oxi hóa: Sự khử: 13 Fe → Fe2+ + 2e +6 +4 a 2a + 2e → S S Fe → Fe3+ + 3e 0,22 0,11 2b 6b Bảo toàn electron: 2a + 6b = 0,22 (**) Từ (*) (**): a = 0,05 b = 0,02 → x = a + 2b = 0,09 mol → m = mFe + mO = 0,09.56 + 0,12.16 = 6,96 gam → Chọn đáp án D Câu 3: Chia 156,8 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe 3O4, Fe2O3 thành hai phần Cho phần thứ tác dụng hết với dung dịch HCl dư 155,4 gam muối khan Phần thứ hai tác dụng vừa đủ với dung dịch Y hỗn hợp HCl, H 2SO4 loãng thu 167,9 gam muối khan Số mol HCl dung dịch M A 1,75 mol B 1,50 mol C 1,80 mol D 1,00 mol Giải Phát vấn đề: Dung dịch sau phản ứng phần phần giống cation (đều chứa cation Fe2+ Fe3+), khác anion nên ta dùng phương pháp quy đổi Giải vấn đề: Quy đổi X thành FeO (x mol) Fe2O3 (y mol)  FeO( x)  FeCl ( x) Phần 1: 78,4 gam  Fe O ( y ) + HCl →  + H2 O   FeCl3 (2 y )  Fe 2+ (0,2mol ) 72 x + 160 y = 78,4  x = 0,2 Ta có:  → →  3+  Fe (0,8mol ) 127 x + 325 y = 155,4  y = 0,4  Fe 2+ (0,2)  3+  FeO(0,2)  HCl (a )  Fe (0,8) Phần 2: 78,4 gam  Fe O (0,4) +  H SO (b) →  − + H2 O   Cl (a ) SO 2− (b)  a + 2b = 2.0,2 + 3.0,8 a = 1,8 Ta có:  → → Chọn đáp án C 56.(0,2 + 0,8) + 35,5a + 96b = 167,9 b = 0,5 Câu 4: Có 3,94 gam hỗn hợp X gồm bột Al Fe3O4 (trong Al chiếm 41,12% khối lượng), thực phản ứng nhiệt nhôm hoàn toàn hỗn hợp X chân không thu hỗn hợp Y Hòa tan hoàn toàn Y dung dịch chứa 0,314 mol HNO3 thu dung dịch Z có muối 0,02 mol khí NO Cô cạn dung dịch Z, thu lấy chất rắn khan nung chân không đến khối lượng không đổi thu hỗn hợp T (gồm khí hơi) Khối lượng T gần giá trị sau đây? A 14,15 gam B 15,35 gam C 15,78 gam D 14,58 gam Giải 14 Phát vấn đề: - Vì dung dịch Z chứa muối nên H + hết → phản ứng tạo muối Fe2+ Fe3+ - Vì Al kim loại có tính khử mạnh nên phản ứng tạo muối NH +4 Vậy dung dịch Z gồm Al(NO3)3 có Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, NH4NO3 Giải vấn đề: mAl = 3,94.41,12% = 1,62 gam → nAl = 0,06 mol m Fe O = 3,94 – 1,62 = 2,32 gam → n Fe O = 0,01 mol Phản ứng: 8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe Ban đầu: 0,06 0,01 0 Sau phản ứng: 1/30 1/75 0,03 Cho Y + dung dịch HNO3: Nhận thấy: Al2O3 + 6H+ → 2Al3+ + 3H2O 1/75 0,08 + 4H + NO 3− + 3e → NO + 2H2O 0,08 0,02 → n HNO (pư) = n H (pư) = 0,08 + 0,08 = 0,16 mol < 0,314 mol → phản ứng tạo 4 + + + muối NH → n H (tạo muối NH ) = 0,314 – 0,16 = 0,154 mol Sự oxi hóa: Sự khử: 3+ Al → Al + 3e 4H+ + NO 3− + 3e → NO + 2H2O 1/30 0,1 0,06 0,02 3+ − + Fe → Fe + 3e 10H + NO + 8e → NH +4 + 3H2O x 3x 0,154 0,1232 0,0154 2+ Fe → Fe + 2e y 2y Ta có: x + y = 0,03 (*) Bảo toàn electron: 0,1 + 3x + 2y = 0,06 + 0,1232 (**) Từ (*) (**) → x = 0,0232 y = 0,0068 → Z gồm Al(NO3)3 (0,06 mol); Fe(NO3)3 (0,0232 mol), Fe(NO3)2 (0,0068 mol), NH4NO3 (0,0154mol) → mmuối = 20,8504 gam Nung Z → chất rắn (gồm Al2O3 Fe2O3) + T (gồm NO2, N2O, O2, H2O) Bảo toàn nguyên tố Al Fe → n Al O = 0,03 mol; n Fe O = 0,015 mol Bảo toàn khối lượng: mT = mmuối – mchất rắn = 20,8504 – 0,03.102 – 0,015.160 = 15,3904 gam → Chọn đáp án B Bài tập tự rèn luyện Câu 1: Hỗn hợp X chứa 3,6 gam Mg 5,6 gam Fe cho vào lít dung dịch chứa AgNO3 a M Cu(NO3)2 a M thu dung dịch A m gam hỗn hợp chất rắn B Cho A tác dụng với NaOH dư thu kết tủa D Nung D không khí + 3 15 đến khối lượng không đổi thu chất rắn E có khối lượng 18 gam Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m A 31,2 B 38,8 C 22,6 D 34,4 Câu 2: Cho m gam bột Fe vào 200 ml dung dịch hỗn hợp A chứa H 2SO4 1M, Fe(NO3)3 0,5M CuSO4 0,25M Khuấy phản ứng xảy hoàn toàn thu 0,75m gam chất rắn, khí NO (sản phẩm khử N +5) dung dịch B Giá trị m A 56,0 B 32,0 C 33,6 D 43,2 Câu 3: Hòa tan hoàn toàn 2,44 gam hỗn hợp bột X gồm Fe xOy Cu dung dịch H2SO4 đặc nóng (dư) Sau phản ứng thu 0,504 lít khí SO ( sản phẩm khử nhất, đktc) dung dịch chứa 6,6 gam hỗn hợp muối sunfat Phần trăm khối lượng FexOy X A 79,34% B 73,77% C 26,23% D 13,11% Câu 4: Cho hỗn hợp kim loại X gồm: Cu, Fe, Mg Lấy 10,88 gam X tác dụng với clo dư thu 28,275 gam chất rắn Nếu lấy 0,44 mol X tác dụng với axit HCl dư thu 5,376 lít khí H (đktc) Giá trị thành phần % khối lượng Fe hỗn hợp X gần với giá trị sau đây? A 58,82% B 25,73% C 22,69% D 22,63 Câu 5: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Cu Fe3O4 (trong oxi chiếm 25,8% khối lượng X) vào dung dịch H2SO4 loãng, dư, thu dung dịch Y Biết 1/10 dung dịch Y làm màu vừa đủ 30 ml dung dịch KMnO4 0,2M Giá trị m gần giá trị sau đây? A 49,6 B 88,8 C 44,4 D 74,4 Câu 6: Hòa tan hết 0,2 mol FeO dung dịch H 2SO4 đặc, nóng (dư), thu khí SO2 (sản phẩm khử nhất) Hấp thụ hoàn toàn khí SO sinh vào dung dịch chứa 0,07 mol KOH 0,06 mol NaOH, thu dung dịch chứa m gam muối Giá trị m A 15,32 B 19,71 C 12,18 D 22,34 Câu 7: Cho m gam Fe vào bình đựng dung dịch H2SO4 HNO3 thu dung dịch X 1,12 lít khí NO Thêm tiếp H 2SO4 dư vào bình 0,448 lít NO dung dịch Y Trong hai trường hợp có NO sản phẩm khử kiện tiêu chuẩn Dung dịch Y hòa tan vừa hết 2,08 gam Cu không tạo sản phẩm khử N +5 Các phản ứng hoàn toàn Giá trị m A 4,2gam B 2,4gam C 3,92 gam D 4,06 gam Câu 8: Cho 66,2 gam hỗn hợp X gồm Fe3O4, Fe(NO3)2, Al tan hoàn toàn dung dịch chứa 3,1 mol KHSO Sau phản ứng hoàn toàn thu dung dịch Y chứa 466,6 gam muối sunfat trung hòa 10,08 lít (đktc) khí Z gồm hai khí, có khí hóa nâu không khí Biết tỉ khối Z so với He 23/18 Phần trăm khối lượng Al hỗn hợp X gần giá trị sau đây? 16 A 15% B 20% C 25% D 30% Câu 9: Cho 17,9 gam hỗn hợp Fe, Cu Al vào bình đựng 200 gam dung dịch H2SO4 24,01% Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 9,6 gam chất rắn có 5,6 lit khí (đktc) thoát Thêm tiếp vào bình 10,2 gam NaNO 3, phản ứng kết thúc thể tích khí NO (đktc, sản phẩm khử nhất) tạo thành khối lượng muối thu sau cô cạn dung dịch A 2,688 64,94 B 2,688 67,7 C 2,24 56,3 D 2,24 59,18 Câu 10: Hòa tan hết 15,2 gam hỗn hợp gồm Fe Cu dung dịch HNO thu dung dịch X 4,48 lit khí NO (đktc) Thêm từ từ 3,96 gam kim loại Mg vào hỗn hợp X đến phản ứng xảy hoàn toàn thu 224 ml khí NO (đktc), dung dịch Y m gam chất rắn không tan Biết NO sản phẩm khử N+5 phản ứng Giá trị m là: A 9,6 B 12,4 C 15,2 D 6,4 Câu 11: Trộn 10,17 gam hỗn hợp X gồm Fe(NO 3)2 Al với 4,64 gam FeCO3 hỗn hợp Y Cho Y vào lượng vừa đủ dung dịch chứa 0,56 mol KHSO dung dịch Z chứa 83,41 gam muối sunfat trung hòa m gam hỗn hợp khí T có chứa 0,01 mol H2 Thêm NaOH vào Z đến toàn muối sắt chuyển hết thành hiđroxit ngừng khí thoát cần 0,57 mol NaOH, lọc kết tủa nung không khí đến khối lượng không đổi thu 11,5 gam chất rắn Giá trị m A 3,42 B 2,52 C 2,70 D 3,22 Câu 12: Hòa tan hết 23,76 gam hỗn hợp X gồm FeCl2, Cu, Fe(NO3)2 vào 400 ml dung dịch HCl 1M thu dung dịch Y Cho từ từ dung dịch chứa AgNO 1M vào Y đến phản ứng xảy hoàn toàn thấy dùng 580 ml, kết thúc thu m gam kết tủa thoát 0,448 lít khí đktc Biết NO sán phẩm khử N+5 trình, giá trị m gần với: A 82 B 84 C 80 D 86 Câu 13: Hòa tan hoàn toàn 11,6 gam hỗn hợp A gồm Fe Cu vào 87,5 gam dung dịch HNO3 50,4%, sau kim loại tan hết thu dung dịch X V lít đktc hỗn hợp khí B (gồm hai chất khí có tỉ lệ mol 3:2) Cho 500 ml dung dịch KOH 1M vào dung dịch X thu kết tủa Y dung dịch Z Lọc lấy Y nung không khí đến khối lượng không đổi thu 16,0 gam rắn Cô cạn dung dịch Z thu chất rắn T Nung T đến khối lượng không đổi thu 41,05 gam chất rắn Biết phản ứng xảy hoàn toàn a) Phần trăm khối lượng Fe A A 27,59% B 48,28% C 72,41% D 51,72% b) Nồng độ phần trăm Fe(NO3)3 X A 15,56% B 40,69% C 27,13% D 10,85% c) Giá trị V A 3,36 B 2,24 C 6,72 D 5,60 17 Đáp án tập tự rèn luyện Câu Đáp án A D B B A C D A B 10 D 11 A 12 A 13 a C; b.A; c.D IV Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Khi áp dụng đề tài qua kiểm tra (theo hình thức trắc nghiệm 100%) hai lớp 12A (lớp thực nghiệm) 12B (lớp đối chứng), thân nhận kết khả quan hoạt động giáo dục thể qua mặt sau: Kết kiểm tra 15 phút: Giỏi Khá Trung bình Điểm 5, Sĩ Điểm 9, 10 Điểm 7, Lớp số Tỉ lệ Tỉ lệ Tỉ lệ SL SL SL % % % 12A 45 15 33,33 20 44,45 10 22,22 12B 46 6,52 15 32,61 22 48,89 Yếu Kém Điểm 3, Điểm 0, 1, Tỉ lệ Tỉ lệ SL SL % % 0,00 0,00 11,98 0,00 Kết kiểm tra 45 phút: Giỏi Khá Trung bình Điểm 5, Sĩ Điểm 9, 10 Điểm 7, Lớp số Tỉ lệ Tỉ lệ Tỉ lệ SL SL SL % % % 12A 45 17 37,38 21 46,67 15,95 12B 46 8,69 14 30,43 20 43,48 Yếu Kém Điểm 3, Điểm 0, 1, Tỉ lệ Tỉ lệ SL SL % % 0,00 0,00 17,40 0,00 Qua bảng kết cho thấy đề tài góp phần nâng cao đáng kể chất lượng học tập học sinh lớp 12 trường THPT Cẩm Thủy Đề tài giúp em tích cực tự tin việc tìm kiếm hướng giải cho tập Từ chỗ lúng túng gặp tập, em biết vận dụng kĩ bồi dưỡng để giải thành thạo nhiều tập phức tạp Qua đề tài này, kiến thức, kĩ HS củng cố sâu sắc, vững hơn, kết học tập nâng cao 18 C KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ I Kết luận Trong trình thực đề tài nhận thấy, vận dụng phương pháp tập sắt hợp chất sắt giúp cho trình giảng dạy học tập môn hoá học thuận lợi nhiều trình giải toán ta không cần phải lập phương trình toán học (vốn điểm yếu học sinh) mà nhanh chóng tìm kết đúng, đặc biệt dạng tập trắc nghiệm Việc sử dụng phương pháp giải giúp học sinh vận dụng nhuần nhuyễn định luật hoá học, biết phân tích kiện tập ứng dụng việc giải nhanh toán hoá học để đến kết cách ngắn gọn Khi việc kiểm tra, đánh giá học sinh chuyển sang hình thức câu hỏi trắc nghiệm khách quan, nhận thấy, trình tự học, học sinh tự tìm tòi, phát nhiều phương pháp khác giải tập hoá học Giúp cho niềm hứng thú, say mê học tập học sinh ngày phát huy Đề tài mở rộng nghiên cứu “phân dạng phương pháp giải tập sắt hợp chất sắt” II Kiến nghị Giáo viên môn hóa học cần tích cực học tập, tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu để có thêm phương pháp giải cho loại tập hóa học Cần vận dụng phương pháp giải nhanh cách linh hoạt cho tập cụ thể Trên kinh nghiệm mà thân rút trình giảng dạy Phương pháp có ưu điểm, nhược điểm, nên cần vận dụng sáng tạo phương pháp hay kết hợp đồng thời phương pháp giải cách hợp lý Vì mong đóng góp ý kiến bổ sung quý thầy, cô XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 12 tháng 04 năm 2016 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Nguyễn Đức Hào 19 Tài liệu tham khảo Sách giáo khoa hóa học lớp 12 Sách tập hóa học lớp 12 Phát triển tư sáng tạo cho học sinh thông qua tập hoá học (tác giả Nguyễn Quang Vinh) Phương pháp giải nhanh toán hoá học THPT (tác giả TS Phùng Ngọc Trác) Phương pháp kĩ thuật giải nhanh tập trắc nghiệm hoá học (tác giả Lê Phạm Thành) Phương pháp giải nhanh toán hoá học THPT (tác giả Cao Thiên An) Phương pháp giải nhanh tập trắc nghiệm (tác giả Nguyễn Thị Khoa Phượng) 16 phương pháp kĩ thuật giải nhanh (Phạm Ngọc Bằng chủ biên) Đề thi tuyển sinh Đại học Bộ giáo dục năm 2012, 2013, 2014 đề thi THPT Quốc gia Bộ giáo dục năm 2015 20 Phụ lục Tên mục lục Trang A MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu III Đối tượng nghiên cứu IV Phương pháp nghiên cứu B NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I Cơ sở lí luận II Thực trạng vấn đề III Giải pháp tổ chức thực IV Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 17 C KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 18 I Kết luận 18 II Kiến nghị 18 21 ... đề giải vấn đề tập hay khó sắt giúp học sinh trung học phổ thông giải nhanh tập trắc nghiệm hoá học II Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu đề tài để giúp học sinh phân tích, giải nhanh, gọn nhất,... pháp giải tập phù hợp Hiện chưa có tài liệu nghiên cứu bàn sâu vào vấn đề này, đồng nghiệp trường chưa có kinh nghiệm để giải quyết, khắc phục nên chọn đề tài: Kinh nghiệm phát vấn đề giải vấn đề. .. giá kết học tập học sinh Từ phân loại học sinh có kế hoạch ôn tập, củng cố kiến thức sát với đối tượng Trong dạng tập hóa học sắt hợp chất sắt có đề thi đề thi học sinh giỏi, đề thi đại học (nay